Budapesti Mszaki s Gazdasgtudomnyi Egyetem Biomrnki s vegyszmrnki

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Biomérnöki és vegyészmérnöki kar ENZIMOLÓGIA A papíripar és enzimei Készítették: Kereszty Flóra Kiss Csaba Pinczés Zsuzsanna Rózsahegyi Alexandra BUDAPEST, 2019. NOVEMBER 19. 11. 20. 1 Papíripar

Papírgyártás 19. 11. 20. 2 Papíripar

Papírgyártás • A papír gyártási folyamatának három fő technológiai lépése: -alapanyag-előkészítés -lapkészítés a papírgépen -kiszerelés • Legfontosabb kiinduló anyaga a fa. Egyes fenyőféléket (lucfenyő, jegenyefenyő, erdei fenyő) Lombos fákat (nyárfa, nyírfa, bükk)

Alapanyag-előkészítés Cellulózszálak kinyerése után adalékanyagokkal keverve papírpépet állítanak elő 1. fákat áztatják, majd hántolják 2. a faanyagot felaprítják, majd őrlik apró faforgáccsá 3. vegyi oldás során főzik nátrium-hidroxiddal, illetve nátriumszulfiddal 4. a fehérítést régen klórral, manapság xilanázzal végzik 5. a foszlatás során a cellulózszálakat aprítása történik 6. adalékanyagok hozzáadása: kálcium-karbonát (töltőanyag), enyv, szerves alkoholfajták (nedvességtartóvá), gombaölő

Lapkészítés a papírgépen A lapkészítés a papírgépen történik, ami sok elemből felépülő gépsor.

A technológia lépései 1. Felfutó-szekrény: nagy víztartalmú papírpépet keveri, majd adagoló juttatja a következő gépelem szitafelületére 2. Szita szakasz: a Fourdrinier-gép szitafelületű, hengerek között átvezetve a vizet kinyomják, szárítószekrénnyel segítik a folyadék távozását. 3. Présszakasz: szemben mozgó hengerek sorozata (papírpép víztartalma 40 -45%) 4. Szárítószakasz: 40 -70 gőzzel fűtött szárító hengert tartalmaz (víztartalom több, mint 90% eltávozott) 5. Vertikálisan elhelyezkedő acélhengerek sorozata közé vezetik a szalagot, simává teszik

Kiszerelés • száraz papírt végül feltekercselik nagy papírtekerccsé • igény szerint méretre vágják

E NZIMEK ÉS ALKALMAZÁSUK 19. 11. 20. 8 Papíripar

• Eleinte: nyers keményítő módosítása • Papíripari enzimek elterjedése 1980 -as évektől • Igény a pép tulajdonságainak javítására 19. 11. 20. 9 Papíripar

§ Lipázok § Xilanázok § Cellulázok § Lakkázok § Amilázok 19. 11. 20. 10 Papíripar

LIPÁZOK • • 1990 -es évek közepétől használják Az első papíriparban alkalmazott enzim Papír minőség javul, fehérsége nő Szennyvíz szennyezettség csökken Gyanta kezelése GYANTA o Zsírsavak o Gyantasav o Szterinek o Zsírsavak glicerin-észterei o Viaszok 19. 11. 20. 11 Papíripar

XILANÁZOK papírfehérítés (paper bleaching) 19. 11. 20. 12 Papíripar

CELLULÁZOK § § § § 1942 -ben Bacillus és Aspergillus nemzetségekből Rostok felületének módosítása Xilanázok és cellulázok együttes alkalmazása Hidratáció csökken Cellulóz mechanikai tulajdonságai nem változnak Hosszabb kezelés rontja a rost tulajdonságait Alkalikus-cellulázok - színtelenítésre Clostridium Cellulomonas Thermomonospora Trichoderma Aspergillus 19. 11. 20. Kezeletlen és cellulázokkal kezelt rostok SEM képe Papíripar 13

LAKKÁZOK § § § Lignolitikus-enzim, polifenol-oxidáz Közvetlenül a lignint támadja Fehér korhasztó gombákból In vitro a lignin polimeráziációja nő Egyéb mediátorok szükségesek (pl. : Coriolus versicolor – hidroxi-benzotrazol) § Színtelenítés! Ascomycetes Deuteromycetes Basidiomyectes 19. 11. 20. 14 Papíripar

Xilanázok EC 3. 2. 1. 8 Papíripari alkalmazásuk 19. 11. 20. 15 Papíripar

Papíripari enzimekkel kapcsolatos publikációk

Cellulóz Mivel a xilanázok eltávolítják a xilán összekötőréteget a cellulózrostokban, megkönnyítik a lignin felszabadulását és végső soron javítják a kémiai reagensek fehérítő hatását. rost szerkezete

Termeltetésük gombákban és baktériumokban

A biológiai fehérítés általános folyamata a papír- és cellulóziparban A xilánázos eljárás hatékonyságát befolyásoló fő tényezők a o p. H, o a hőmérséklet, o az enzim adagolása, o a pép állaga és a o reakcióidő.

A Kappa-szám A kappa szám adott koncentrációjú kálium-permanganát oldat térfogata (milliliterben), amelyet 1 g nedvességmentes pép fogyaszt. Reakciók: 2 Mn. O 4– + 10 I– + 16 H+ → 2 Mn 2+ + 5 I 2 + 8 H 2 O Mn. O 2 + 4 H+ + 2 I– → Mn 2+ + 2 H 2 O +I 2 2 S 2 O 32 - + I 2 → S 4 O 62 - + 2 I–

Újrahasznosítás

Folyamata • Begyűjtés • Áztatás, pépesítés • Tisztítási lépések (szűrés, olvasztás) • Tekercselés • Préselés • Szárítás • Félkész termék • Késztermék gyártása

• Felhasználható • anyagok • Primer-szekunder különbségek (mechanikai, vegyi hatások) Legfeljebb 5 -6 alkalommal Irodai hulladékból, újságpapírból és hullámpapírból

• Őrölhetőség javítása: cellulázok (endoglükanázok) • Víztelenedés: cellulázok, hemicellulázok • Rosttulajdonságok módosítása • Festékeltávolítás hagyományosan: Na. OH + detergensek (DE rostgyengülés, sárgulás és környezetterhelő) Festékeltávolítás enzimatikusan kétféle módon: festék lebontása (lipázok, észterázok), hordozó részleges hidrolízise (cellulázok, hemicellulázok, pektinázok, ligninbontó enzimek)

• Technológiai • problémák • orvoslása Lipofil és hirdofil extraktanyagok valamint szénhidrát-vegyületek (gyanták, hemicellulózok) megjelenése -> víztelenedési problémák, lerakódások Extraktanyagok eltávolítása: lakkázok Lipid-bázisú kolloidok eltávolítása: lipázok • Mikrobiális anyagok: biocidek • Biofilm: amiláz és proteáz enzimek

KÖSZÖNJÜK A FIGYELMET!